CN104267699A - 一种基于物联网技术的农业大棚智能控制装置及其工作方法 - Google Patents

一种基于物联网技术的农业大棚智能控制装置及其工作方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于物联网技术的农业大棚智能控制装置及其工作方法，本农业大棚智能控制装置包括：无线传感单元，适于采集大棚内各类环境参数，并无线传送环境参数数据；自动控制单元，用于接收环境参数数据，并将该数据分别与相应农作物在当前阶段的生长环境参数相比对，判断是否满足农作物的生长环境，及时远程调控农业大棚内部环境；本发明利用物联网技术，可以做到实时监测并及时调控大棚内部环境，保证农作物生长环境需求。

Description

一种基于物联网技术的农业大棚智能控制装置及其工作方法
技术领域
本发明涉及一种农业大棚智能控制装置，特别是涉及一种基于物联网技术的农业大棚智能管理装置及其工作方法。
背景技术
随着经济的快速增长，人民生活水平不断提高，资源短缺、环境恶化与人口剧增的矛盾越来越突出。在此环境下，我国对农业大棚的技术研究也在不断地加大投入，传统农业大棚在生产过程中主要依靠人力、畜力、各种手工工具以及一些简单的机械操作，工作人员往往凭借常年积累的生产经验，结合人工采集到的棚内温度、湿度、光照、二氧化碳浓度、土壤酸碱度等环境参数，来完成调节光照、通风、灌溉、施肥等田间管理工作，再加上一系列大棚作物在不同生长周期的环境需求与养分需求被不同程度地忽视，使得农业大棚生产需要大量人手，消耗大量时间，而且存在难以避免的人工误差，环境控制缺乏科学性和准确性，从而导致农业生产率低下，农作物产量增长缓慢，大棚技术得不到很好的发展。物联网技术集各种感知技术、现代网络技术、人工智能与自动化技术为一体，将传感器采集到的信息经互联网传输至指定的应用系统中，用户可以通过计算机或手机随时接收各种实时采集的精确传感器数据，还可以通过遥控各种传感器，以实现对目标的智能化识别、定位、追踪、监控和管理。
因此，需要设计一种基于物联网技术的农业大棚智能控制装置，以实现对农业大棚高效而精准的智能化远程管理。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于物联网技术的农业大棚智能控制装置，本农业大棚智能控制装置有效地解决了传统农业大棚内环境参数的监测与控制中过于依靠人工操作所造成的生产率低下、人力成本较高及控制不精准的问题，以实现大棚管理的自动化和智能化。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于物联网技术的农业大棚智能控制装置，包括：无线传感单元、自动控制单元，其中，所述无线传感单元适于采集大棚内各类环境参数，并无线发送环境参数数据；所述自动控制单元适于接收环境参数数据，及时远程调控农业大棚内部环境。
优选的，所述无线传感单元包括：各类环境参数传感器，若干第一从无线节点，所述环境参数传感器适于采集相应的环境参数数据；各类环境参数传感器分别与相应第一从无线节点相连。
优选的，所述自动控制单元，包括：主控模块，与该主控模块相连的主无线节点，以及由所述主控模块控制的环境调控子单元。
优选的，所述自动控制单元还包括：显示模块，用于显示棚内环境监测数据和/或报警信息；存储模块，用于存放各种农作物在相应阶段的生长环境参数；所述显示模块、存储模块分别与主控模块相连，
优选的，所述各类环境参数传感器分别为土壤PH值检测传感器、CO2检测传感器、土壤温湿度传感器、光传感器、空气温湿度传感器。
优选的，所述环境调控子单元包括：喷淋滴灌装置、通风装置、遮阳装置、加温补光装置、开窗装置，以及若干第二从无线节点；所述各装置分别与相应的第二从无线节点相连。
另一方面，本发明在所述农业大棚智能控制装置的技术方案的基础上还提供了一种农业大棚智能控制装置的工作方法，以解决传统农业大棚生产中大棚内环境参数的监测与控制效率低下，且环境参数控制不精准，以及人力成本较高的技术问题，以实现大棚管理的自动化和智能化。
为了解决上述问题，本发明还提供了一种所述的农业大棚智能控制装置的工作方法，包括如下步骤：
所述农业大棚智能控制装置通过无线传感单元采集大棚内部的各类环境参数数据，并无线发送至自动控制单元；所述自动控制单元接收各类环境参数数据，并将该数据分别与存储于自动控制单元中的存储模块内的相应农作物在当前阶段的生长环境参数相比对，判断是否满足农作物的生长环境；若不满足农作物的生长环境，则通过自动控制单元中的环境调控子单元进行调控农业大棚内部环境。
优选的，所述无线传感单元包括：各类环境参数传感器，若干第一从无线节点，所述环境参数传感器适于采集相应的环境参数数据；各类环境参数传感器分别与相应的第一从无线节点相连；即，所述环境参数数据分别通过各第一从无线节点无线发送至自动控制单元中的主控模块。
优选的，所述环境调控子单元包括：喷淋滴灌装置、通风装置、遮阳装置、加温补光装置、开窗装置，以及若干第二从无线节点；所述各装置分别与相应的第二从无线节点相连；即，所述主控模块将各类环境参数数据与农作物在当前阶段的生长环境参数相比对，当不满足农作物的生长环境时，通过无线发送调控指令，以控制所述环境调控子单元中的相应装置，实现对农业大棚内部环境调控。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：本发明通过调节无线传感单元采集大棚内的环境参数，并且通过无线传感单元中的第一从无线节点与自动控制单元中的主无线节点，以及环境调控子单元中的第二从无线节点实现大棚内各模块之间的无线连接，以实现远程调控农业大棚内部环境；减少了农作物耕种的工作量，降低了成本，增加了收益。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1是所述农业大棚智能控制装置的电路框图；
图2是农业大棚智能控制装置的工作方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
实施例1
图1示出了所述农业大棚智能控制装置的电路框图。
如图1所示，一种基于物联网技术的农业大棚智能控制装置中的农业大棚，包括：无线传感单元、自动控制单元，其中，无线传感单元适于采集大棚内各类环境参数，并无线传送环境参数数据；自动控制单元适于接收环境参数数据，及时远程调控农业大棚内部环境。
所述无线传感单元包括：各类环境参数传感器，其适于分别采集相应的环境参数数据；各类环境参数传感器分别与各第一从无线节点相连。
其中，所述各类环境参数传感器，所述各类环境参数传感器例如但不限于土壤PH值检测传感器、CO2检测传感器、土壤温湿度传感器、光传感器、空气温湿度传感器。所述环境参数数据包括但不限于土壤的PH值、CO2浓度、土壤温湿度、光线强度、空气温湿度等参数。
所述自动控制单元包括：主控模块，主无线节点，以及环境调控子单元。具体的，所述主控模块通过主无线节点接收各类环境参数信息数据，发出相应的调控指令，环境调控子单元中的喷淋滴灌装置、通风装置、遮阳装置、加温补光装置、开窗装置通过各第二从无线节点接收并执行相应调控指令。具体的，所述喷淋滴灌装置的水用电磁阀的控制端，所述通风装置的风机控制端，所述遮阳装置中的适于带动窗帘移动的丝杠转动电机的控制端，所述加温补光装置中的补光灯的控制端分别与相应的第二从无线节点相连，适于接收相应控制信号。
具体控制过程包括：当棚内土壤的PH值偏高时或土壤干燥时，则启动喷淋滴灌装置，通过浇灌降低土壤的PH值；当棚内CO2浓度偏高时，可以利用通风装置进行换气；当棚内光线过强，不利于棚内的喜阴植物生长时，启动遮阳装置进行遮光，若棚内温度偏低，或者光线偏暗，喜光植物不利于生长时，则关闭遮光装置，使阳光射入大棚并且启动补光灯进行补光、加温；可选的，开窗装置也可以实现通风换气效果。
所述第一、第二从无线节点，主无线节点，采用物联网联接，例如但不限于ZigBee无线节点，ZigBee无线节点采用CC2530芯片实现。
可选的，所述主控模块可以但不限于采用单片机、嵌入式等芯片或者采用上位机来实现。
所述自动控制单元还包括：显示模块，该显示模块与主控模块相连，用于显示棚内环境监测数据和/或报警信息，所述显示模块例如但不限于采用液晶屏或触摸屏。
所述自动控制单元还包括：存储模块，该存储模块与主控模块相连，用于存放各种农作物在相应阶段的生长环境参数，可选的，所述存储模块可以采用独立的存储单元、或利用主控模块内部自带的存储器。
可选的，所述农业大棚智能控制装置采用太阳能供电装置，该太阳能供电装置包括：太阳能供电模块和电网供电模块，所述太阳能供电模块包括：太阳能电池板和太阳能蓄电池，所述太阳能蓄电池适于提供给农业大棚智能控制装置所需电能。
实施例2
图2示出了农业大棚智能控制装置的工作方法的流程图。
如图2所示，在实施例1基础上的农业大棚智能控制装置的工作方法，所述工作方法如下步骤：
步骤S100，无线发送各类环境参数数据，即通过所述各类环境参数传感器采集大棚内部的各类环境参数数据，并无线发送至自动控制单元。
步骤S200，对农业大棚内部环境进行相应调控，即根据接收到的各类环境参数数据判断是否满足农作物的生长环境，调控大棚环境。具体的，所述自动控制单元接收各类环境参数数据，并将该数据分别与存储于自动控制单元中的存储模块内的相应农作物在当前阶段的生长环境参数相比对，判断是否满足农作物的生长环境。
若不满足农作物的生长环境，则通过自动控制单元中的环境调控子单元进行调控农业大棚内部环境。
所述无线传感单元包括：各类环境参数传感器，其适于分别采集相应的环境参数数据；各类环境参数传感器分别与各第一从无线节点相连；即，所述环境参数数据分别通过各第一从无线节点无线发送至自动控制单元中的主控模块。其中，所述环境参数传感器为实施例1所述的传感器。
所述各类环境参数传感器分别采集农业大棚内部的土壤PH值、CO2浓度、土壤温湿度、光照强度、空气温湿度数据，并通过第一无线节点对采集到的各类环境监测数据进行无线发送；所述主控模块将接收到的各类环境监测数据与所述存储模块中的存放的各种农作物在相应阶段的生长环境参数相比对，判断是否满足农作物的生长环境，做出相应调控指令；所述环境调控子单元接受并执行相应调控指令，其中，相应调控指令的含义是针对环境调控子单元中各装置的调控指令。
所述环境调控子单元包括：喷淋滴灌装置、通风装置、遮阳装置、加温补光装置、开窗装置，以及若干第二从无线节点；所述各装置分别与相应的第二从无线节点相连；即，所述主控模块将各类环境参数数据与农作物在当前阶段的生长环境参数相比对，当不满足农作物的生长环境时，通过无线发送调控指令，以控制所述环境调控子单元中的相应装置，实现对农业大棚内部环境调控。
可选的，所述农业大棚智能控制装置的工作方法还包括：通过图像显示棚内环境监测数据和/或报警信息。
所述农业大棚智能控制装置的工作方法的具体实施方式包括：在所述存储模块中农作物的先验知识库，即各种农作物在相应阶段的生长环境参数，例如，草莓在生长、开关、结果划分成若干阶段，每个阶段对应土壤的PH值、CO2浓度、土壤温湿度、光线强度、空气温湿度等产生，通过环境调控子单元中各装置实现棚内相应参数调控，使棚内环境符合草莓的生长需要。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (9)

1.一种基于物联网技术的农业大棚智能控制装置，其特征在于，包括：无线传感单元、自动控制单元，其中，
所述无线传感单元适于采集大棚内各类环境参数，并无线发送环境参数数据；
所述自动控制单元适于接收环境参数数据，以调控农业大棚内部环境。
2.根据权利要求1所述的农业大棚智能控制装置，其特征在于，所述无线传感单元包括：各类环境参数传感器，若干第一从无线节点，所述环境参数传感器适于采集相应的环境参数数据；
各类环境参数传感器分别与相应第一从无线节点相连。
3.根据权利要求2所述的农业大棚智能控制装置，其特征在于，所述自动控制单元，包括：主控模块，与该主控模块相连的主无线节点，以及由所述主控模块控制的环境调控子单元。
4.根据权利要求3所述的农业大棚智能控制装置，其特征在于，所述自动控制单元还包括：显示模块、存储模块，所述显示模块、存储模块分别与主控模块相连，其中，
所述显示模块用于显示棚内环境监测数据和/或报警信息；
所述存储模块用于存放各种农作物在相应阶段的生长环境参数。
5.根据权利要求2所述的农业大棚智能控制装置，其特征在于，所述各类环境参数传感器分别为土壤PH值检测传感器、CO2检测传感器、土壤温湿度传感器、光传感器、空气温湿度传感器。
6.根据权利要求2所述的农业大棚智能控制装置，其特征在于，所述环境调控子单元包括：喷淋滴灌装置、通风装置、遮阳装置、加温补光装置、开窗装置，以及若干第二从无线节点；
所述各装置分别与相应的第二从无线节点相连。
7.一种根据权利要求1所述的农业大棚智能控制装置的工作方法，包括如下步骤：
步骤S100，通过无线传感单元采集大棚内部的各类环境参数数据，并无线发送至自动控制单元；
步骤S200，所述自动控制单元接收各类环境参数数据，并将该数据分别与存储于自动控制单元中的存储模块内的相应农作物在当前阶段的生长环境参数相比对，判断是否满足农作物的生长环境；
若不满足农作物的生长环境，则通过自动控制单元中的环境调控子单元进行调控农业大棚内部环境。
8.根据权利要求7所述的农业大棚智能控制装置的工作方法，其特征在于，所述无线传感单元包括：各类环境参数传感器，若干第一从无线节点，所述环境参数传感器适于采集相应的环境参数数据；
各类环境参数传感器分别与相应的第一从无线节点相连；
即，所述环境参数数据分别通过各第一从无线节点无线发送至自动控制单元中的主控模块。
9.根据权利要求8所述的农业大棚智能控制装置的工作方法，其特征在于，所述环境调控子单元包括：喷淋滴灌装置、通风装置、遮阳装置、加温补光装置、开窗装置，以及若干第二从无线节点；
所述各装置分别与相应的第二从无线节点相连；
即，所述主控模块将各类环境参数数据与农作物在当前阶段的生长环境参数相比对，当不满足农作物的生长环境时，通过无线发送调控指令，以控制所述环境调控子单元中的相应装置，实现对农业大棚内部环境调控。
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